1、油田生产中天然气的集气和处理技术摘 要：本文主要是针对油田天然气的加工工艺进行分析。油气田生产出的天然气，通过集气管网等工艺，经分离计量，送往天然气处理厂脱硫、脱水，回收硫黄和液烃，能够获得符合标准的天然气或者液化气产品。 关键词：集气 脱硫 加工 回收 天然气是从油气田产生的，主要由甲烷及少量乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，氧及硫化氢等组成。一般油井伴生天然气含甲烷一般在 80%左右，最高可达 95%以上，稍带臭鸡蛋的味道或汽油味，极易燃烧和爆炸。 一、天然气的主要特性和成分组成 1.天然气和原油的生成机理相同，普遍认为是古代生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生气态的碳氢化合物，可在
2、气井压裂后喷出，或伴随油田开采原油时伴随而出。 2.天然气蕴藏的成分主体是甲烷，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，比重 0.65。根据天然气蕴藏状态，又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等三种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、与不含液体成份的干性天然气。 二、天然气的集中收集 油田普遍采用的集气方式是通过管网实现分散气体的集中收集。这种考虑对于综合布局、气体输送方式、集气压力等问题都能得到有效的解决。集气管网的布局取决于：天然气产生区块面积和形状；地形和地物；预期发展等。集气管网布局的基本方式有：放射状、枝状、环状三种，也可组合使用。集气管网，根据所输流体中的含液量
3、，在容许的压力降范围内可采用单套管网气、液混输，也可在井场将气和液先行分离，利用两套管网气、液分输。集气管网的压力根据地层压力，气液分离工艺和输气系统的压力要求等因素确定。 三、天然气的管网收集与集中处理工艺 1.气液分离工艺 常温分离 这种技术是通过加热防止形成水合物。来自井口的天然气，先加热，后节流降压，再进入分离器。气液分离后应分别计量。加热程度和降压级数取决于井口温度和井口压力。常温分离一般用于干气（戊烷及以上馏分含量少于 10ml/m3） ，可在井场或集气站进行。 低温分离来自井口刚刚生产出来的天然气，要通过油水分离器进行初步处理。即先在游离水分离器中分出携带的游离水，分离器的压力控
4、制在天然气反转凝析压力以上，以防烃类凝析。然后向天然气流中注入防冻剂，如甘醇等，并节流降压，析出的凝析油进入低温分离器。天然气经换冷后输出，凝析油吸水后的稀甘醇一起进入稳定塔，然后在油-甘醇分离器中分开，前者送往贮罐；后者经提浓后重复使用。低温分离一般用于湿气（戊烷及以上馏分含量高于 10ml/m3） 。 2.天然气脱水工艺 直接来自气井或经脱硫后的天然气一般都含有饱和的水，以水蒸气的方式存在。在天然管道输送过程中，随着压力和温度的变化，可能析出凝结水，甚至结成冰或固体水合物，堵塞管道，影响天然气输送。凝结水还将使天然气中的酸性气体组分对钢材起电化学腐蚀作用。因此，天然气进入输气系统前须要进行
5、脱水处理，使其露点较输气过程中最低环境温度低 5以上。 天然气脱水主要采用三甘醇（或二甘醇）作吸湿剂。甘醇在脱水塔中自上而下与天然气逆流接触。吸收其中水分，使天然气的露点降低至符合输气要求，并送往输气系统或下一工序。吸水后的醇由塔底流出，经换热、加热，气提干天然气，浓度提高后，用泵送往脱水塔循环使用，流程。 3.天然气脱硫工艺 脱除天然气中 H2S、CO2 等酸气组分后外输。方法大体有以下四个种类 一是化学吸收法 以醇胺类或碱性盐类溶液为溶剂，在吸收塔中吸收天然气内 H2S、CO2 等酸性气体组分，以净化天然气。然后在温度较高、压力较低的再生塔中产生反方向化学反应，而放出被吸收的 H2S、CO
6、2，使溶剂再生。 二是物理吸收法 利用多乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、N-甲基吡咯烷酮等有机溶剂，对烃类和 H2S、CO2 等酸气组分的不同溶解度，在高压下吸收天然气中的酸气组分，使之净化。 三是液相直接氧化处理法 这种方法是借加入碱性溶液中氧载体的作用，把被溶剂吸收的 H2S 直接氧化为元素硫，然后用空气鼓泡使溶剂再生。这类方法能选择吸收酸性组分中的 H2S，用于处理 H2S 含量低、CO2与 H2S 含量的比值高的天然气，或用于处理硫黄回收装置的尾气。 四是干床处理法 这种处理技术中以海绵状氧化铁、分子筛、氧化锌等固定床，脱除天然气中的 H2S。海绵状氧化铁固定床脱硫是一个出现较早的方法，由于
7、装置庞大，不能回收硫黄等缺陷，目前仅用于处理分散而量少的低含硫天然气。 4.液态轻烃回收工艺 回收天然气中乙烷以上烃类的目的有二：控制烃露点，使输气过程中不致有液烃析出，影响输气效率；回收乙烷、液化气（液态的丙烷、丁烷或两者的混合物） 、天然汽油，作为化工原料或液态燃料。回收液烃是天然气处理中一个重要的步骤，也是重要的产品。目前主要采用低温凝析法，按照致冷方法，分为：利用天然气自身“压力能”的节流膨胀法或涡轮膨胀机法，以及外加冷源法。冷凝温度一般低至-45或更低，视产品方案、经济效益，特别是回收乙烷的程度而定。对于富含乙烷和丙烷以上烃类的油田气，若以回收丙烷以上液烃为目的物，一般可采用冷凝温度
8、为-20-25的外加冷源法，合理回收液烃。 四、液化气加工工艺 油田天然气经过加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由油井伴气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。 五、天然气制氢工艺 1.天然气绝热转化制氢 这种技术最突出的特色是大部分原料反应本质为部分氧化反应 ，控速步骤已成为快速部分氧化反应，较大幅度地提高了天然气制氢装置的生产
9、能力，对于专业的油气集输企业具有良好的成品效应，天然气绝热转化的制氢工艺采用廉价的空气做氧源，设计方案中含有氧分布器的反应器可解决催化剂床层热点问题及能量的合理分配，催化材料的反应稳定性也因床层热点降低而得到较大提高，天然气绝热转化制氢在加氢站小规模现场制氢更能体现其生产能力强的特点。该工艺具有流程短和操作单元简单的优点，可明显降低小规模现场制氢装置投资和制氢成本。 2.天然气部分氧化制氢 天然气催化部分氧化制合成气，相比传统的蒸汽重整方法比，这个处理过程能耗低，可以采用相对廉价的耐火材料堆砌建设成反应器，采用高温无机陶瓷透氧膜作为天然气催化部分氧化的反应器，将廉价制氧与天然气催化部分氧化制氢
10、结合同时进行。初步技术经济评估结果表明，同常规生产过程相比，其装置投资将降低约 2025%，生产成本将降低3040%。 3.天然气高温裂解制氢 天然气高温裂解制氢是天然气经高温催化分解为氢和碳该过程由于不产生二氧化碳，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺过程。辽河油田对于天然气高温催化裂解制氢，广泛开展了大量的研究探索工作，并且前景良好。 4.天然气自热重整制氢 这种工艺同重整工艺相比，变外供热为自供热，反应热量利用较为合理，原理是在反应器中耦合了放热的天然气燃烧反应和强吸热的天然气水蒸汽重整反应，反应体系本身可实现自供热。另外，由于自热重整反应器中强放热反应和强吸热反应分步进行，因此反应器仍需耐高温的不修锈钢管做反应器，这就使得天然气自热重整反应过程具有装置投资高，生产能力低等缺点，需要在实际应用中视实际效果进行调整。 参考文献 1朱利凯，陈赓良；低温下甲烷-二氧化碳体系相平衡的模型研究J；石油学报 1988 年 2 期 2戴金星.M国家 85 天然气科技攻关丰硕成果 天然气工业 16（5）1996 3陈萍.M 甲烷催化部分氧化制合成气及甲烷催化裂解制碳纳米管的研究，厦门大学 1997. 7.
